2.1 VEX 脚本语言

2.1 VEX 脚本语言：逐点并行的主力笔

本节摘要：VEX 是类 C 的编译型表达式语言，在 Attribute Wrangle 里对每个点（或面）各执行一次、自动并行，能以接近手写 C 的速度操纵百万级数据。本节从一行代码写到坡度散布规则，覆盖属性读写、随机与拟合、分支与循环，并给出 VEX 的性能边界。

从一行开始

给山体散布点染上高度渐变色。放一个 Attribute Wrangle 在 Scatter 之后：

@Cd = relbbox(0, @P).y;   // 高度归一化 0~1，直接当灰度
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视口里点从山脚黑到山顶白。拆开看这行代码的四个零件：

• @Cd——@ 是属性引用，读写都是它；Cd 是颜色；
• relbbox(0, ...)——输入 0 的整体包围盒，把 P 归一到 0~1；
• .y——向量取分量；
• 整行没有循环——循环是 Houdini 替你做的：Run Over = Points 时，这段代码对每个点各跑一遍。

写规则：只让石头长在陡坡上

换一个更接近真实需求的实验：散布点里只保留坡度 25°~55° 的（太缓是土坡、太陡挂不住石头），并按坡度调尺寸。同一个 Wrangle 改成：

float slope = degrees(acos(clamp(dot(v@N, {0,1,0}), -1, 1)));  // 法线与竖直方向夹角
if (slope < 25 || slope > 55)
    removepoint(0, @ptnum);          // 不满足条件：删点
else
    @pscale = fit(slope, 25, 55, 0.03, 0.12);  // 越陡石头越大
​

运行后视口点数骤减，只剩山腰一圈。注意两件事：第一，筛选本身也是生成规则（呼应 1.4 的"选择必须是规则"）；第二，@N 前面的 v@——VEX 里向量属性要标类型（v@N、f@、i@、s@ 字符串、p@ 四元数），不标默认按 float 处理会出错。

三件趁手的工具函数

写 VEX 八成时间在用这三个家族：

// 1) 随机：rand 吃 float 出 0~1，稳定可复现（同种子同结果）
float r = rand(@ptnum + chi('seed'));

// 2) 拟合与区间：把一个量重映射到你想要的区间
@pscale = fit01(r, 0.02, 0.15);

// 3) 噪声：连续随机场，3.3 节的主角，先混个脸熟
float n = noise(@P * 0.5 + chi('seed'));
@pscale *= 0.5 + n;
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chi('seed') 会在 Wrangle 参数面板上自动生成一个可调的 seed 整数参数——把魔法数字变成可调参数，是从脚本到工具的第一步。

逐点之外：元素间访问

VEX 不只能看自己的行，也能查别人的行。

图 2.1-1 一段 VEX 的执行模型

经典实验——每颗石头朝比它高的邻居偏一点（模拟滚落堆积的示意）：

int max_iters = 3;
for (int i = 0; i < max_iters; i++) {
    int nears[] = nearpoints(0, @P, 0.4);   // 半径内邻居点号数组
    vector avg = {0,0,0};
    foreach (int pt; nears) {
        vector p2 = point(0, 'P', pt);       // 读别的点的属性
        if (p2.y > @P.y) avg += p2 - @P;
    }
    if (length(avg) > 0) @P += normalize(avg) * 0.02;
}
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point(0, 'P', pt) 是跨行查询；nearpoints 建立在空间加速结构上，不致于 O(n²) 全表扫。但注意——每个点都做邻域查询仍然是大头开销，第 8 章优化会回来收拾这类代码。

⚠️ 常见坑：在 Wrangle 里写 @P += @Time; 之类依赖时间又依赖自身累积的逻辑。Wrangle 每帧从头求值，不是增量状态机；要累积状态用第 5 章的 Solver。

💡 关键直觉：VEX 的心智模型是数据库的 UPDATE 语句——"对每一行，按公式改若干列"。凡是能这么描述的需求，VEX 都是对的选择。

选型备忘

本节要点回顾

• Run Over 决定循环单位：代码体对每个元素各执行一次，并行免费；
• 属性要标类型：v@N、f@、i@、s@，不标易踩 float 默认坑；
• rand/fit/noise 是出场率最高的三族函数；
• chi()/chf() 参数化让 Wrangle 变成可交接的工具；
• 跨行查询有代价：邻域计算是 VEX 性能的头号账单，留待第 8 章。

下一节把同样坡度规则换成节点外观——VOPs，看两种形态各自的适用面。

延伸：VEX 性能直觉的两条铁律

VEX 是编译型 SIMD 语言，写法差异可以造成十倍以上的性能差。两条铁律值得刻进手指：能向量化的绝不用逐分量；能用一次 nearpoints 解决的绝不在循环里逐个 findattribval 对比。对拍实验：

// 慢: 对每个点遍历全局查找邻居 (O(n^2) 行为)
int target = findattribval(0, "point", "cluster", i@my_cluster);
// 快: 空间索引一次拿候选 (SIMD 友好)
int nbs[] = nearpoints(0, @P, ch("radius"), chi("maxpts"));
foreach (int nb; nbs) {
    if (point(0, "cluster", nb) == i@my_cluster) {
        v@P += (point(0, "P", nb) - @P) * ch("attract") * 0.5;
    }
}
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用 Timing 面板（节点上右键 > Node Info）对比两版的 cook 时间，差距随点数增长而扩大——性能直觉必须靠这种对拍实验养成，而不是背清单。

廕伸：VEX 调试三板斧

// 1. printf 定点侦查: 只打印前5个点, 防止日志洪水
if (@ptnum < 5) printf("p%d v=%v f=%g\n", @ptnum, v@v, f@f);
// 2. 把中间值画成颜色, 可视化即调试
@Cd = set(f@weight, 0, 1 - f@weight);
// 3. 断言式检查: 早暴露非法数据
if (!(f@weight >= 0 && f@weight <= 1))
    error("weight out of range on point %d", @ptnum);
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三板斧组合能覆盖九成 VEX 问题：打印看流程、上色看分布、断言守边界。剩下的一成多是类型陷阱（int 除法截断、向量与浮点隐式转换），遇到时优先检查运算两侧类型再查逻辑。